北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在全國(guó)第三次國(guó)土調(diào)查中的應(yīng)用

摘要 在傳統(tǒng)的國(guó)土調(diào)查中，采用GPS-RTK測(cè)量技術(shù)對(duì)地類邊界及權(quán)屬界線進(jìn)行測(cè)量，受基站架設(shè)場(chǎng)地及電臺(tái)信號(hào)范圍的影響，不能滿足大區(qū)域分散性測(cè)量作業(yè)的需要。為了解決此類問(wèn)題，對(duì)我國(guó)自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位及基準(zhǔn)站系統(tǒng)進(jìn)行了研究，分析了其在全國(guó)第三次國(guó)土調(diào)查中應(yīng)用的可行性，并在閻良區(qū)全國(guó)第三次國(guó)土調(diào)查項(xiàng)目中實(shí)施驗(yàn)證;闡述了其在權(quán)屬界線變化測(cè)量中的應(yīng)用效果，并通過(guò)其他方法對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證檢核。

關(guān)鍵詞 北斗導(dǎo)航系統(tǒng);國(guó)土調(diào)查;基準(zhǔn)站系統(tǒng);權(quán)屬調(diào)查

中圖分類號(hào) P271文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2021）07-0199-04

Abstract In the traditional land survey， GPSRTK measurement technology was used to measure the boundary of the land and the ownership. Due to the influences of the base station erection site and the signal range of the radio station， it cannot meet the needs of largearea measurement operations. In order to solve such problems， this paper studied the Beidou continuously operating reference stations and Beidou navigation system of independent research and development， and analyzed its application in the third national land survey in China， and the verification was carried out in the project of Yanliang. This paper introduces its application effect in the measurement of ownership boundary change， and verified it by using other methods.

Key words Beidou navigation system;Land survey;CORS;Land title investigation

作者簡(jiǎn)介 程許龍（1987—），男，山西運(yùn)城人，高級(jí)工程師，從事工程測(cè)量和地籍測(cè)繪研究。

全國(guó)第三次國(guó)土調(diào)查，作為一項(xiàng)全國(guó)性的關(guān)鍵性的基本國(guó)情調(diào)查，是全面調(diào)查國(guó)土利用現(xiàn)狀、核實(shí)自然資源境況的重要手段。閻良區(qū)全國(guó)第三次國(guó)土調(diào)查按照全國(guó)統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行2017年新修訂的《土地利用現(xiàn)狀分類》，利用遙感、攝影測(cè)量和“互聯(lián)網(wǎng)+”等新技術(shù)手段，完成轄區(qū)內(nèi)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的細(xì)化和更新工作：全面查清轄區(qū)內(nèi)建設(shè)用地、農(nóng)用地和未利用地的面積和分布情況，確定土地和自然資源的變化情況;調(diào)查轄區(qū)各類土地權(quán)屬及其變化情況，包括土地的使用權(quán)和所有權(quán)的變化情況，摸清城鎮(zhèn)發(fā)展及土地開(kāi)發(fā)情況;查清全區(qū)土地的自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件狀況，整合自然資源專業(yè)信息數(shù)據(jù)[1];細(xì)化耕地調(diào)查數(shù)據(jù)，更新全區(qū)耕地等級(jí)、永久基本農(nóng)田數(shù)據(jù);建立區(qū)級(jí)集影像、圖形、地類、面積、范圍、權(quán)屬及相關(guān)自然資源信息為一體的土地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，完善各級(jí)、各主管部門互聯(lián)共享的網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng);健全全區(qū)范圍內(nèi)土地和自然資源變化信息的監(jiān)測(cè)、調(diào)查、統(tǒng)計(jì)與快速更新機(jī)制[2]。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）是國(guó)家為滿足新時(shí)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)與國(guó)家安全發(fā)展需求，自主研發(fā)和建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是全球繼GPS、GLONASS之后首個(gè)成熟、完善的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可以為包括“一帶一路”國(guó)家和地區(qū)在內(nèi)的全球用戶提供高精度、全天候、全方位的定位、導(dǎo)航、授時(shí)和短報(bào)文通信服務(wù)[3]。其中，陜西省北斗基準(zhǔn)站系統(tǒng)于2015年經(jīng)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)批復(fù)立項(xiàng)，在陜西省內(nèi)共建設(shè)和升級(jí)了北斗連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站94座，填補(bǔ)了全國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站系統(tǒng)的幾何中心。自運(yùn)行以來(lái)，陜西測(cè)繪地理信息局已利用基準(zhǔn)站系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步更新完善了全省空間參考基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，建成了全省統(tǒng)一、可靠、權(quán)威的大地基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)和重力基準(zhǔn)。

1 方法研究

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位的基本原理是由北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)在某一時(shí)刻測(cè)出4顆以上北斗衛(wèi)星的偽距，通過(guò)已知的衛(wèi)星位置，采用空間距離交會(huì)的方法計(jì)算接收機(jī)天線相位中心所在位置的三維坐標(biāo)值[4]。如在t時(shí)刻，接收機(jī)觀測(cè)到j(luò)顆衛(wèi)星，可得到偽距方程組：

式中，ρj為衛(wèi)星與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)的偽距，（XS，YS，ZS）為衛(wèi)星j的位置坐標(biāo)，（X，Y，X）為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)的位置坐標(biāo)，Δt.j為衛(wèi)星j的鐘差，ΔtR為接收機(jī)鐘差，δ.jion為衛(wèi)星到接收機(jī)的電離層延遲，δ.jtro為衛(wèi)星到接收機(jī)對(duì)流層延遲，δ.jmul為接收機(jī)接收衛(wèi)星的信號(hào)產(chǎn)生的多路徑誤差。其中，衛(wèi)星鐘差、電離層延遲改正可由導(dǎo)航電文提供的參數(shù)計(jì)算得到，對(duì)流層延遲改正、多路徑誤差可以由相應(yīng)模型得到。在方程組中，只有接收機(jī)的位置和接收機(jī)鐘差4個(gè)數(shù)為未知數(shù)，當(dāng)j=4時(shí)可以得出接收機(jī)位置和接收機(jī)鐘差的唯一解，當(dāng)j>4時(shí)可通過(guò)最小二乘法得到用戶接收機(jī)的位置和鐘差。

在第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查中，查清核實(shí)農(nóng)用地、建設(shè)用地和未利用地的面積、分布及各類土地權(quán)屬界線及變化情況等需要借助測(cè)量手段實(shí)現(xiàn)[5]，其中地類的面積、位置等比較直觀的要素可通過(guò)遙感或航空攝影測(cè)量的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，而地塊的權(quán)屬邊界及變化情況必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)指界和實(shí)地測(cè)量的方法實(shí)現(xiàn)。采用北斗基準(zhǔn)站系統(tǒng)測(cè)量的方式因其受地形影響小、精度高且速度快而成為項(xiàng)目組的首選測(cè)量方式。

根據(jù)閻良區(qū)全國(guó)第三次國(guó)土調(diào)查的現(xiàn)有資料和測(cè)區(qū)作業(yè)環(huán)境，項(xiàng)目組制定了相關(guān)的技術(shù)路線（圖1）：充分利用最新的農(nóng)經(jīng)權(quán)權(quán)調(diào)結(jié)果和不動(dòng)產(chǎn)部分發(fā)證資料數(shù)據(jù)，制作調(diào)查底圖，統(tǒng)籌各權(quán)利人指界工作，利用北斗基準(zhǔn)站系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)界線測(cè)量，最后進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理和標(biāo)準(zhǔn)化入庫(kù)。

2 方法實(shí)現(xiàn)

2.1 既有資料收集及底圖制作

在第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查

中，為了滿足自然資源管理體制改革和統(tǒng)一國(guó)土、自然資源

和不動(dòng)產(chǎn)的確權(quán)登記、國(guó)土空間規(guī)劃需要[6]，歷史性的實(shí)現(xiàn)各個(gè)行政管理部門的成果互通化管理與共享，項(xiàng)目組收集整理得到林業(yè)、水利、農(nóng)業(yè)和不動(dòng)產(chǎn)等部門的最新成果數(shù)據(jù)，并從中選取最新的影像及權(quán)屬調(diào)查資料，制作調(diào)查底圖（圖2）。

2.2 連接北斗基準(zhǔn)站系統(tǒng)并進(jìn)行調(diào)試檢核

陜西北斗基準(zhǔn)站系統(tǒng)由陜西測(cè)繪局主持布設(shè)，建設(shè)成以中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為主，兼容GPS、GLONASS等多模多頻的綜合衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)，并在陜西省范圍內(nèi)建設(shè)布置了71條連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)傳輸和共享專線，實(shí)現(xiàn)與陜西省氣象、地震等部門以及相鄰8個(gè)省區(qū)的數(shù)據(jù)共享，并設(shè)立了包含南方和天寶在內(nèi)2個(gè)服務(wù)器系統(tǒng)，以應(yīng)對(duì)導(dǎo)航測(cè)量中的各種突發(fā)狀況。

為了保障儀器的可靠性和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的準(zhǔn)確性，作業(yè)人員在作業(yè)前需提前連接北斗基準(zhǔn)站系統(tǒng)并進(jìn)行相關(guān)校核，設(shè)置接收機(jī)模式為網(wǎng)絡(luò)模式，增加網(wǎng)絡(luò)配置，在地址中選擇陜西北斗基準(zhǔn)站服務(wù)器IP，端口中根據(jù)需要選擇天寶或南方的服務(wù)器，輸入申請(qǐng)的賬號(hào)密碼，最后根據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)選擇差分?jǐn)?shù)據(jù)格式，即完成網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)置。在網(wǎng)絡(luò)連接完成后需選擇測(cè)區(qū)內(nèi)外的控制點(diǎn)或檢核點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量質(zhì)量檢核，精度符合限差要求后方可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。

2.3 權(quán)屬調(diào)查和界址線測(cè)量

依據(jù)《地籍調(diào)查規(guī)程》及項(xiàng)目實(shí)施方案的要求，結(jié)合閻良第三次國(guó)土調(diào)查實(shí)際需要，以組集體和國(guó)有單位為調(diào)查單元進(jìn)行權(quán)屬調(diào)查。此次權(quán)屬調(diào)查是全區(qū)范圍內(nèi)的統(tǒng)一調(diào)查工作，需要提前組織召開(kāi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)別的專門會(huì)議，由鄉(xiāng)、鎮(zhèn)政府部署安排行政村、組集體及轄區(qū)相關(guān)國(guó)有用地單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指界工作。然后，根據(jù)統(tǒng)籌安排，作業(yè)組進(jìn)行村民小組和國(guó)有單位土地權(quán)屬狀況調(diào)查，在作業(yè)底圖上修改宗地草圖，填寫《閻良區(qū)全國(guó)第三次國(guó)土調(diào)查權(quán)屬調(diào)查表》，其中有爭(zhēng)議且協(xié)商無(wú)效的填寫爭(zhēng)議原由書(shū)。最后，再根據(jù)權(quán)屬調(diào)查結(jié)果，進(jìn)行相關(guān)權(quán)屬線的界址點(diǎn)測(cè)量工作。

由于土地權(quán)屬測(cè)量是一項(xiàng)具有政府行為的基礎(chǔ)性測(cè)繪工作，需要保障其測(cè)量過(guò)程的真實(shí)性和權(quán)威性[7]，同時(shí)還需要保障其測(cè)量成果的準(zhǔn)確性，其中界址點(diǎn)的測(cè)量精度要求如表1所示。采用陜西北斗基準(zhǔn)站系統(tǒng)測(cè)量技術(shù)非常符合此次權(quán)屬測(cè)量的特點(diǎn)，將其應(yīng)用到全國(guó)第三次國(guó)土確權(quán)中不僅可以提高測(cè)量精確度，而且可以加快工作效率。與以往的RTK測(cè)量技術(shù)相比，將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于三調(diào)土地確權(quán)作業(yè)中具有以下優(yōu)勢(shì)：首先，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的測(cè)量精度更高，北斗衛(wèi)星已實(shí)現(xiàn)全球全方位覆蓋，并且通過(guò)連續(xù)基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)監(jiān)控處理中心等設(shè)施的建立最大程度降低了系統(tǒng)可能出現(xiàn)的誤差。同時(shí)，移動(dòng)通訊信號(hào)可以有效排除其他電磁波的干擾，提高了測(cè)量結(jié)果的可靠性。其次，陜西北斗基準(zhǔn)站系統(tǒng)測(cè)量范圍更加廣闊，服務(wù)包括陜西及周邊地區(qū)，基本上不會(huì)受到基準(zhǔn)站電臺(tái)發(fā)射距離范圍的限制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)區(qū)的全部覆蓋。最后，該技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量不受基站架設(shè)時(shí)間的影響，因?yàn)榇舜螜?quán)屬指界涉及的權(quán)利人、單位較多，對(duì)作業(yè)效率的要求極高，隨時(shí)可開(kāi)機(jī)測(cè)量的北斗基準(zhǔn)站系統(tǒng)單機(jī)作業(yè)具有顯著的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)成本和時(shí)間的有效節(jié)約，避免了因測(cè)量作業(yè)耽誤整個(gè)權(quán)屬調(diào)查工作的可能性。

2.4 宗地圖及地籍子區(qū)圖繪制

以北斗基準(zhǔn)站系統(tǒng)測(cè)量技術(shù)測(cè)繪的界址點(diǎn)成果為基礎(chǔ)，進(jìn)行宗地圖繪制工作，宗地圖應(yīng)包含所在圖幅號(hào)、宗地代碼、權(quán)利人名稱、面積、本宗地界址點(diǎn)、界址點(diǎn)號(hào)、界址線、界址邊長(zhǎng)以及相鄰宗地的宗地號(hào)、相鄰宗地之間的界址分隔線等內(nèi)容[8]。此次閻良區(qū)第三次國(guó)土調(diào)查以宗地圖為基礎(chǔ)，在符合面積精度要求的情況下進(jìn)行地籍子區(qū)圖和地籍圖的繪制工作，繪制成的宗地圖和地籍子區(qū)圖成果如圖3所示。

2.5 入庫(kù)檢查

在宗地圖、地籍子區(qū)圖和地籍圖繪制工作完成后，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化入庫(kù)轉(zhuǎn)換工作，編制專門的屬性及備注信息，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換要做到標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、不混不亂和圖層清晰，完全適用于全國(guó)第三次國(guó)土調(diào)查的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)格式。同時(shí)，為方便入庫(kù)操作，入庫(kù)前應(yīng)進(jìn)行自檢和質(zhì)檢，檢查的主要內(nèi)容包括圖面數(shù)據(jù)的完整性檢查、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性檢查、數(shù)據(jù)的屬性精度檢查、數(shù)據(jù)屬性的邏輯一致性檢查及接邊質(zhì)量檢查，經(jīng)過(guò)檢查合格的成果數(shù)據(jù)即可進(jìn)行入庫(kù)操作[9]。

3 精度應(yīng)用分析

為了保證北斗導(dǎo)航基準(zhǔn)站系統(tǒng)測(cè)量的準(zhǔn)確性和可用性，在閻良區(qū)三調(diào)權(quán)屬界線測(cè)量工作過(guò)程中，項(xiàng)目組通過(guò)抽樣驗(yàn)證的方法對(duì)多種測(cè)繪技術(shù)的測(cè)量效果進(jìn)行了對(duì)比分析，檢核分析結(jié)果如表2所示。

由表2可知，從綜合性能來(lái)看，北斗基準(zhǔn)站系統(tǒng)測(cè)量技術(shù)在此次閻良區(qū)第三次國(guó)土調(diào)查中具有很大的優(yōu)勢(shì)，具有作業(yè)穩(wěn)定性高、通訊網(wǎng)絡(luò)好、界址點(diǎn)精度高、不受作業(yè)半徑限制等優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，項(xiàng)目組在閻良區(qū)不同的位置均勻選擇了47個(gè)檢核點(diǎn)，對(duì)界址點(diǎn)在測(cè)區(qū)不同部位的誤差情況進(jìn)行了檢核，檢查其空間分布的穩(wěn)定性和可靠性。從圖4可以看出，利用北斗基準(zhǔn)站系統(tǒng)測(cè)量的界址點(diǎn)誤差在整個(gè)閻良區(qū)呈偶然性，分布均勻，無(wú)規(guī)律性同向偏差出現(xiàn)，且誤差均在規(guī)范要求的限差范圍之內(nèi)[10]，表明基于北斗基準(zhǔn)站系統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)在閻良區(qū)適用性良好，信號(hào)分布統(tǒng)一、可靠。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施，發(fā)現(xiàn)采用北斗基準(zhǔn)站系統(tǒng)測(cè)量技術(shù)在進(jìn)行閻良區(qū)全國(guó)第三次國(guó)土調(diào)查的權(quán)屬界線測(cè)量工作中，具有操作方便、信號(hào)穩(wěn)定、精度高和速度快等特點(diǎn)，在一定程度上節(jié)約了項(xiàng)目實(shí)施成本和作業(yè)時(shí)間。與傳統(tǒng)的GPS-RTK技術(shù)相比，北斗基準(zhǔn)站系統(tǒng)測(cè)量技術(shù)大大提高了作業(yè)的半徑范圍，同時(shí)保障的測(cè)量信息的安全性[8]，能夠完全滿足全國(guó)第三次國(guó)土調(diào)查中權(quán)屬測(cè)量的精度要求，說(shuō)明了北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在全國(guó)第三次國(guó)土調(diào)查中應(yīng)用的可靠性，同時(shí)也為今后國(guó)土調(diào)查中采用此類技術(shù)提供了參考和借鑒。

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